专利名称：机场行李自动处理系统及其处理方法
技术领域：
本发明涉及机场行李自动处理系统及其处理方法。适用于对机场的离港、进港、早到、中转等行李进行自动处理的复杂的机电一体化控制系统。
背景技术：
行李自动处理系统是面向大中型机场，对旅客行李进行集中统一的传送、分拣与处理的一套自动化系统。该系统适用于旅客年吞吐量超过200万人次的机场，特别对年吞吐量超过500万人次的机场尤为必要。随着我国加入WTO，民航业进入高速发展阶段，机场作为现代物流网络的重要枢纽，采用先进的行李自动处理系统是必然的趋势。
在国内，尚没有成熟的行李自动处理系统的全套解决方案，目前国内研究所、厂家能提供的机场行李处理系统均为人工分拣，机场行李自动处理系统属于空白地带。
传统的人工分拣在行李条码识别阶段是通过人工完成，或者使用手持扫描设备进行条码扫描；或者由操作员人工输入该行李的航班号和目的站来标识该行李。这种处理方式存在很大缺陷。首先，识别过程极易成为整个系统的处理瓶颈。行李被传送到人工读码处，首先需要传送带停止、再由操作人员将行李整理成易于手持读码或手动输入的状态，在人工处理完后，传送带再次启动，本件行李完成人工读码过程。由于皮带的起停、人工的操作，会占用很长时间，在机场行李系统业务繁忙的时候会大大降低系统的处理能力。其次，读码过程中加入了人的参与，必然带来不稳定因素。比如在手动输入航班号时，可能出现差错，造成系统识别率的下降。
发明内容
本发明针对现有国内只有人工分拣的行李系统现状，提出了一种机场行李自动处理系统及其处理方法。本发明机场行李自动处理系统采用全自动模式，支持行李的集中安检，把采集的行李数据实现了物流与信息流的有机结合，提高了工作效率，是机场信息化管理的基础，本发明的处理方法中，在值机部分采用等几率注入方法，保证行李按照相同几率进入收集带，行李跟踪时采用栅格方法和基于BIT流的行李跟踪定位技术，保证行李精确跟踪。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下一种机场行李自动处理系统，其特征在于系统构架包括信息层、控制层、设备层；所述信息层用于完成信息管理及监控，为控制层提供数据管理、通讯、数据传输，提供数据服务、数据接口、数据传输，为外部程序提供接口服务，为用户操作提供工作界面；信息层包括用于提供各种数据存储、管理各种数据信息和数据备份的数据库服务器；用于完成各系统的通讯接口管理的通讯服务器；用于完成控制区的分拣管理的分拣服务器；用于用户信息查询管理的查询工作站；用于完成数据库终端、分拣服务器终端操作、报表管理、设备控制管理的管理工作站；用于完成整个系统的实时监控、故障报警、人工控制的监控工作站；用于条码信息读取的条码识别设备；信息层各部分采用以太网连接；所述控制层用于完成对设备的控制，通过分布式I/O控制，接收设备层传来的检测信息、并且向控制层发送控制信息；包含为服务器提供数据传输，设备的急停控制，人工控制，设备正常启动、检测，正常停止控制，停滞，行李跟踪处理，故障处理，报警，设备备份，火警闭锁控制；网络连接采用现场总线结构，控制方式采用分布式I/O分组控制，每个控制组至少由一个可编程控制器PLC以及必需的远程I/O站、I/O模块以及现场元器件等组成，可编程控制器PLC分组可分为控制离港行李输送的离港PLC、完成中转行李的输送和控制的中转PLC、完成行李跟踪、分拣、处理控制的分拣PLC、完成进港行李的输送、安全检查等控制的进港PLC；所述设备层用于完成行李的输送、分拣、存储、分流等实际机械操作，包括输送机、完成行李分拣的分拣机、转盘、分流器、滑板/滑槽、用于感知行李通过的光电传感器，各部分采用设备网络连接方式连接。
系统内所有可编程控制器PLC直接控制机电设备，执行机械或者电器的动作，可编程控制器PLC之间通过现场总线连接传送各种数据。
监控工作站实时地采集现场的各种数据，对设备运行状态进行监控，并对故障进行报警。当系统故障时，及时地把故障点通过声音、图形、文字等方式通知工作人员。
该系统与外部安检系统通过干接点或串行口的方式进行数据交换，协同完成行李的安全判读，并且根据安全结果确定行李的流程；安全行李被系统接收后进入到转盘，系统通过串行口与读码站进行数据的交换，获取行李的条码信息，确定行李的最终位置。
所有上述这些设备的有机结合完成了从旅客办理行李时由离港系统产生的行李BSM报文信息被接口应用处理存入数据库，系统内根据行李的航班信息由分拣工作站按指定的规则完成资源分配，确定行李的最终路由，并且把该路由信息回写到可编程控制器PLC内，由可编程控制器PLC在收到由读码站读到的条码时再来检索该信息，确定出行李的实际路由信息。通过上述手段实现完全自动化、无需人工干预的自动行李分拣处理系统。
一种机场行李自动处理方法，其特征在于包括如下步骤a、行李自动处理系统接收来自机场航班信息系统发来的航班信息和资源信息，形成行李处理的资源分配信息；b、旅客值机办票，由离港系统收集行李信息，传送给行李自动处理系统信息层，信息层分拣服务器按照行李路径选择方案，经过运算得出行李路由表；c、行李通过机械传输装置，根据行李路由表向下游输送；d、行李经过安检设备，安检系统判断行李是否安全，将结果通知行李自动处理系统，行李自动处理系统根据安检系统关于每个行李的安全状态，确定行李不同的走向。安全行李进入分拣系统，不安全行李进行进一步安全检查或者开包；e、行李经过自动读码系统、得到行李条码，传送到可编程控制器PLC和信息层计算机，系统将某个条码和具体的行李进行一一对应，同时，用人工读码的方式，对不能自动读出的条码进行补读；f、行李到达分拣设备，根据行李路由表，被输送到不同的目的分拣滑槽或分拣转盘；g、在行李输送的整个流程或行李输送的部分流程中，PLC对行李进行实时跟踪；h、对于早到行李，行李输送系统可将其运送到早到行李系统(EBS)中，然后按照航班或者时间的方式进行存储，在条件适合时转到分拣系统中，进行分拣；i、对于中转行李，可以通过旅客再值机或者工作人员输送的方式进入系统，按照中转行李的流程进行处理；在整个流程中，行李自动处理系统要从离港、航班信息、安检、时钟、消防等系统得到信息进行处理，同时要向上述系统传送行李的处理信息和安全等各种信息。
行李值机部分应用等几率注入方法，在收集传送带采用动态虚拟活动窗口技术，通过控制程序在逻辑上设定等长的一系列虚拟活动窗口，以预分窗口柜台号的形式进行注入处理，当行李到达值机柜台的注入输送机时，先以柜台号的形式在虚拟窗口队列中申请窗口，当虚拟窗口到达该柜台注入位置时，注入行李。
行李跟踪时采用虚拟栅格方法，以注入口前承载物件装置的检测器件为起点，按照一定的距离顺时针在承载物件装置上设置虚拟栅格，将承载物件装置虚拟的划分为许多的栅格，每个栅格都在物流分拣装置的PLC可编程控制器中建立有与其相对应的数据区域，来存放通过承载物件装置上检测设备和读取物件条码牌上的条码信息的读码设备得到的占用栅格物件的属性参数，通过计算存储到物件占用栅格所对应的数据区域中，即在PLC可编程控制器中建立起了一个数据队列来表示整个承载物件装置的使用情况，通过安装在承载物件装置上的把承载物件装置物理转动位移用旋转编码器发出脉冲个数来计算的旋转编码器发出的脉冲数，就能够通过计算让PLC可编程控制器中的数据对列完全对应承载物件装置上的每个虚拟栅格，并随承载物件装置的转动而改变相应虚拟栅格中的信息，通过栅格方式对每个物件的信息进行准确无误的跟踪。
物件的属性参数包括物件的大小尺寸、物件的口号信息、物件几何中心点位置信息、两物件间的间距信息，承载物件装置为分拣转盘，检测器件为光电传感器。
旋转编码器是一种把转盘物理转动位移用旋转编码器发出脉冲个数来计算的器件，例如旋转编码器一个脉冲代表1CM，那么我们接收到5个脉冲就表示转盘转动了5CM。
在需要精确跟踪的情况下对可疑行李采用基于BIT流仿真的行李跟踪定位方法，对行李流进行仿真，再将仿真流与实际行李进行比对。基于BIT流仿真的行李跟踪定位装置采用高速垂直分流控制。
虚拟栅格法一般应用在分拣转盘上，BIT流跟踪法一般在需要精确跟踪的地方，如集中安检机和分流器之间。(虚拟栅格跟踪方法见本申请人同日申请的“应用在物件分拣系统的物件栅格式跟踪方法及其跟踪装置”专利，BIT流跟踪法见本申请人同日申请的“一种行李跟踪定位方法及其跟踪定位装置”专利)本发明采用多条码处理技术，运用多条码筛选方法，当在离港数据中没找到某个条码时做抛弃处理，对多达三十条不同条码的行李进行自动分拣。
在不同层次上采用冗余设计，如设计两个可以互为备份的分拣转盘；在设计数据库系统和监控系统时，通过双机热备技术；在设计识别系统时，通过手动识别对自动识别的备份自动、手动识别的备份。从不同层次上都采用冗余技术，保证系统的高可用性。
行李自动处理系统与外部离港、航班信息、安检、时钟、监控等系统的数据交换，实现了多系统数据融合的集成，系统的信息处理包括来自离港、航班信息、安检、时钟、消防等外部系统，以及系统内部的数据、由人机界面(GUI)传来的指令信息的数据融合、数据处理和数据传输。
旅客办理行李时由离港系统产生的行李BSM报文信息被接口应用处理存入数据库，系统内根据行李的航班信息由分拣工作站按指定的规则完成资源分配，确定行李的最终路由，并且把该路由信息回写到PLC内，由PLC在收到由读码站读到的条码时再来检索该信息，确定出行李的实际路由信息；安全行李被系统接收后进入到转盘，系统通过串行口与读码站进行数据的交换，获取行李的条码信息，用于确定行李的最终位置。
本发明的优点在于一、开放柜台办票。现在国内常规系统的柜台值机要求旅客根据柜台显示的航班号在相应的柜台办票，并且时间规定在起飞前两小时到起飞前半小时之间，这样使旅客办票受到诸多限制，非常不方便。而本系统允许旅客在交运行李时，可以在航班开始前任何时间到任何柜台办理手续，这样可以有效地方便旅客，减少旅客排队等候时间，提高系统资源利用率。
二、行李的传输与分拣、监控、控制等全部采用自动模式，可以提高工作效率、减轻劳动强度、减少甚至杜绝差错，特别是在航班高峰时段优势更为明显。
三、该系统所采集的行李数据实现了物流与信息流的有机结合，是机场信息化管理的基础，同时支持机场间的数据共享，以提供行李的跟踪查询等增值服务。
四、行李自动处理系统同离港系统配合可以实现开放式柜台办票，即旅客可在其航班截止办票之前的任何时间在任意柜台办理值机手续，除了方便旅客，它可有效降低高峰时间的业务流量。
五、该系统支持行李的集中安检，这不仅改善了业务流程，同时以较低的投入解决对行李炸药成分的检测问题，这在当前民航安全问题成为全球关注焦点的时候，具有相当意义。
六、该系统所处理的行李包括离港行李、进港行李、中转行李、早到/晚到行李，包括了旅客行李的各种可能的状态，对机场行李处理提供了全套解决方案。
出于例证的目的，下面将通过附图中的实例来更加详细地描述本发明。所述附图包括图1为典型的行李处理方法流程示意2为行李处理系统结构示意图具体实施方式
图1中，始发旅客如果需要托运的行李在限定范围内，则直接从柜台经过值机手续(称重、贴标签等)，行李被系统接收。经过输送机的转运，到达一二级安检机如果行李安全，则行李直接进入分拣转盘；如果行李不安全，则需要进行三四级安检，如果这时行李还不安全，行李将会被推向开包间由安检工作人员进行开包检查，三四级安检结果为安全的话，行李同一二级时判为安全一样被送入分拣转盘。行李进入分拣转盘通过与读码站的接口获取行李的条码信息，并且通过内部检索取得相应行李的最终资源，最终把行李按指定的资源信息分拣到指定位置，完成行李的自动分拣功能。
大件行李通过专用的大件行李柜台安检、办理托运手续后，直接到行李拖车或者是装箱。中转行李的流程视机场的运营方式而不同，系统可以按常规办理流程处理中转行李。
进港行李的流程相对简单，由工作人员直接把行李由拖车放到进港的行李转盘，由旅客自己提取行李。
图2中，表明了行李处理系统内设备结构示意图。
1、信息层主要完成信息管理及监控功能，包括为控制层提供数据管理、通讯、数据传输功能；提供数据服务、数据接口、数据传输功能；为外部程序提供接口等服务；为用户操作提供工作界面。系统连接采用以太网结构。
●数据库服务器主要提供各种数据存储、管理各种数据信息和数据备份。
●分拣服务器完成控制区的分拣管理，如分拣模式选择、中转问题选择、离港转盘维护、行李自动路由选择等。
●通讯服务器完成各系统的通讯接口管理，如与离港系统通讯接口、与航班信息系统通讯接口、与安检系统通讯接口、与海关系统通讯接口、与消防报警系统通讯接口、与时钟系统通讯接口等。
●查询工作站用于用户信息查询管理，包括行李信息查询、故障查询、资源分配查询、航班查询、代码查询等。
●管理工作站完成数据库终端、分拣服务器终端操作、报表管理、设备控制管理等。
●监控工作站完成整个系统的实时监控、故障报警、人工控制等功能。
●条码识别设备包括自动读码设备和手动读码设备。其中自动读码设备负责条码的全方位自动读取；人工读码设备完成盲码、无法识别条码的行李条码读取，是自动读码设备的辅助设备。
2、控制层主要完成对设备的控制功能，包含各I/O的控制功能；为服务器提供数据传输功能；设备的急停功能；人工控制功能；设备正常启动、检测功能；正常停止功能；停滞功能；行李跟踪处理功能；故障处理功能；报警功能；设备备份功能；火警闭锁控制功能。
网络连接采用现场总线结构。
控制方式采用分布式I/O分组控制。各个控制组间互不干扰运行，当某一控制组发生故障，不会影响其他控制组运行。每个控制组至少由一个PLC控制器以及必需的远程I/O站、I/O模块以及现场元器件等组成。
一般PLC分组可分为离港PLC、进港PLC、分拣PLC、中转PLC等。
离港PLC控制离港行李的输送。
中转PLC完成中转行李的输送和控制，包括输送、储存等控制。
分拣PLC完成行李分拣控制，包括行李跟踪、分拣、处理等控制。
进港PLC完成进港行李的输送、安全检查等控制。
3、设备层主要完成行李的输送、分拣、存储、分流等实际机械操作。
输送机包括，办票输送机、称重/贴标签输送机、双通道X光输送机、过渡输送机、转弯机输送机、螺旋输送机、普通输送机、收集输送机、下降输送机、爬坡输送机、排队输送机、装卸输送机、双向输送机、大件提取输送机。
分拣机完成行李的分拣功能。
转盘包括，离港转盘、应急转盘、中转转盘、进港提取转盘。
分流器包括，水平分流器、垂直分流器。
滑板/滑槽包括，大件提取滑板、长滑槽、短滑槽。
光电开关是一种检测元件，用来感知行李通过的。
所有上述这些设备的有机结合完成了从旅客办理行李时由离港系统产生的行李BSM报文信息被接口应用处理存入数据库，系统内根据行李的航班信息由分拣工作站按指定的规则完成资源分配，确定行李的最终路由，并且把该路由信息通过RSSQL回写到PLC内，由PLC在收到由读码站读到的条码时再来检索该信息，确定出行李的实际路由信息。通过上述手段实现完全自动化、无需人工干预的自动行李分拣处理系统。
权利要求
1.一种机场行李自动处理系统，其特征在于系统构架包括信息层、控制层、设备层；所述信息层用于完成信息管理及监控，为控制层提供数据管理、通讯、数据传输，提供数据服务、数据接口、数据传输，为外部程序提供接口服务，为用户操作提供工作界面；信息层包括用于提供各种数据存储、管理各种数据信息和数据备份的数据库服务器；用于完成各系统的通讯接口管理的通讯服务器；用于完成控制区的分拣管理的分拣服务器；用于用户信息查询管理的查询工作站；用于完成数据库终端、分拣服务器终端操作、报表管理、设备控制管理的管理工作站；用于完成整个系统的实时监控、故障报警、人工控制的监控工作站；用于条码信息读取的条码识别设备；信息层各部分采用以太网连接；所述控制层用于完成对设备的控制，通过分布式I/O控制，接收设备层传来的检测信息、并且向控制层发送控制信息；包含为服务器提供数据传输，设备的急停控制，人工控制，设备正常启动、检测，正常停止控制，停滞，行李跟踪处理，故障处理，报警，设备备份，火警闭锁控制；网络连接采用现场总线结构，控制方式采用分布式I/O分组控制，每个控制组至少由一个可编程控制器PLC以及必需的远程I/O站、I/O模块以及现场元器件等组成，可编程控制器PLC分组可分为控制离港行李输送的离港PLC、完成中转行李的输送和控制的中转PLC、完成行李跟踪、分拣、处理控制的分拣PLC、完成进港行李的输送、安全检查等控制的进港PLC；所述设备层用于完成行李的输送、分拣、存储、分流等实际机械操作，包括输送机、完成行李分拣的分拣机、转盘、分流器、滑板/滑槽、用于感知行李通过的光电传感器，各部分采用设备网络连接方式连接。
2.根据权利要求1所述的机场行李自动处理系统，其特征在于系统内所有可编程控制器PLC直接控制机电设备，执行机械或者电器的动作，可编程控制器PLC之间通过现场总线连接传送各种数据；监控工作站实时地采集现场的各种数据，对设备运行状态进行监控，并对故障进行报警。
3.根据权利要求1所述的机场行李自动处理系统，其特征在于该系统与外部安检系统通过干接点或串行口的方式进行数据交换，协同完成行李的安全判读，并且根据安全结果确定行李的流程；安全行李被系统接收后进入到转盘，系统通过串行口与读码站进行数据的交换，获取行李的条码信息，确定行李的最终位置。
4.一种机场行李自动处理方法，其特征在于包括如下步骤a、行李自动处理系统接收来自机场航班信息系统发来的航班信息和资源信息，形成行李处理的资源分配信息；b、旅客值机办票，由离港系统收集行李信息，传送给行李自动处理系统信息层，信息层分拣服务器按照行李路径选择方案，经过运算得出行李路由表；c、行李通过机械传输装置，根据行李路由表向下游输送；d、行李经过安检设备，安检系统判断行李是否安全，将结果通知行李自动处理系统，行李自动处理系统根据安检系统关于每个行李的安全状态，确定行李不同的走向。安全行李进入分拣系统，不安全行李进行进一步安全检查或者开包；e、行李经过自动读码系统、得到行李条码，传送到可编程控制器PLC和信息层计算机，系统将某个条码和具体的行李进行一一对应，同时，用人工读码的方式，对不能自动读出的条码进行补读；f、行李到达分拣设备，根据行李路由表，被输送到不同的目的分拣滑槽或分拣转盘；g、在行李输送的整个流程或行李输送的部分流程中，PLC对行李进行实时跟踪；h、对于早到行李，行李输送系统可将其运送到早到行李系统(EBS)中，然后按照航班或者时间的方式进行存储，在条件适合时转到分拣系统中，进行分拣；i、对于中转行李，可以通过旅客再值机或者工作人员输送的方式进入系统，按照中转行李的流程进行处理。
5.根据权利要求4所述的机场行李自动处理方法，其特征在于在整个流程中，行李自动处理系统对离港、航班信息、安检、时钟、消防等系统得到信息进行处理，同时向上述系统传送行李的处理信息和安全等各种信息。
6.根据权利要求4所述的机场行李自动处理方法，其特征在于行李值机部分应用等几率注入方法，在收集传送带采用动态虚拟活动窗口技术，通过控制程序在逻辑上设定等长的一系列虚拟活动窗口，以预分窗口柜台号的形式进行注入处理，当行李到达值机柜台的注入输送机时，先以柜台号的形式在虚拟窗口队列中申请窗口，当虚拟窗口到达该柜台注入位置时，注入行李。
7.根据权利要求4所述的机场行李自动处理方法，其特征在于行李跟踪时采用虚拟栅格方法，以注入口前承载物件装置的检测器件为起点，按照一定的距离顺时针在承载物件装置上设置虚拟栅格，将承载物件装置虚拟的划分为许多的栅格，每个栅格都在物流分拣装置的可编程控制器PLC中建立有与其相对应的数据区域，来存放通过承载物件装置上检测设备和读取物件条码牌上的条码信息的读码设备得到的占用栅格物件的属性参数，通过计算存储到物件占用栅格所对应的数据区域中，即在可编程控制器PLC中建立起了一个数据队列来表示整个承载物件装置的使用情况，通过安装在承载物件装置上的把承载物件装置物理转动位移用旋转编码器发出脉冲个数来计算的旋转编码器发出的脉冲数，就能够通过计算让可编程控制器PLC中的数据对列完全对应承载物件装置上的每个虚拟栅格，并随承载物件装置的转动而改变相应虚拟栅格中的信息，通过栅格方式对每个物件的信息进行准确无误的跟踪；在需要精确跟踪的情况下对可疑行李采用基于BIT流仿真的行李跟踪定位方法，对行李流进行仿真，再将仿真流与实际行李进行比对。
8.根据权利要求7所述的机场行李自动处理方法，其特征在于物件的属性参数包括物件的大小尺寸、物件的口号信息、物件几何中心点位置信息、两物件间的间距信息，承载物件装置为分拣转盘，检测器件为光电传感器。
9.根据权利要求4所述的机场行李自动处理方法，其特征在于采用多条码处理技术，运用多条码筛选方法，当在离港数据中没找到某个条码时做抛弃处理，对多达三十条不同条码的行李进行自动分拣；在不同层次上采用冗余设计，如设计两个可以互为备份的分拣转盘；在设计数据库系统和监控系统时，通过双机热备技术；在设计识别系统时，通过手动识别对自动识别的备份自动、手动识别的备份。
10.根据权利要求4所述的机场行李自动处理方法，其特征在于离港系统产生的行李BSM报文信息被接口应用处理存入数据库，系统内根据行李的航班信息由分拣工作站按指定的规则完成资源分配，确定行李的最终路由，并且把该路由信息回写到可编程控制器PLC内，由可编程控制器PLC在收到由读码站读到的条码时再来检索该信息，确定出行李的实际路由信息；安全行李被系统接收后进入到转盘，系统通过串行口与读码站进行数据的交换，获取行李的条码信息，用于确定行李的最终位置。
全文摘要
本发明公开了一种机场行李自动处理系统及其处理方法。适用于对机场的离港、进港、早到、中转等行李进行自动处理的复杂的机电一体化控制系统。本发明机场行李自动处理系统采用全自动模式，支持行李的集中安检，把采集的行李数据实现了物流与信息流的有机结合，提高了工作效率，是机场信息化管理的基础，本发明的处理方法中，在值机部分采用等几率注入方法，保证行李按照相同几率进入收集带，行李跟踪时采用栅格方法和基于BIT流的行李跟踪定位技术，保证行李精确跟踪。
文档编号B07C5/00GK1695827SQ20051002109
公开日2005年11月16日 申请日期2005年6月16日 优先权日2005年6月16日
发明者毛刚, 蒋祥枫, 张向民, 黄荣顺, 陈翼, 金尔文, 刘卫东, 余海华, 杜明谦, 李连, 陈明玉, 罗晓 申请人:中国民用航空总局第二研究所